自定义前处理工具（续）- No-GUI 检查

在船舶与海洋工程领域，AVEVA Marine 作为一款广泛使用的船舶CAD设计软件，能够导出包含详细船体结构信息的 xml 文件。而 ANSA 作为一款强大的 CAE 前处理软件，在处理这些 xml 文件并生成有限元模型方面展现出了显著的优势，为船舶工程的仿真分析提供了高效且精准的解决方案。本文将介绍在 ANSA 中导入 AVEVA Marine xml 几何文件并生成有限元模型的过程与优势。 1.导入xml文件启动 ANSA 导入 xml 文件：打开 ANSA 软件，选择创建一个新的项目，设置好项目名称、存储路径等基本信息。在 ANSA 的主菜单中找到 “Development”→“Load Script” 选项，选择一个开发的脚本文件 “Aveva_Marine_Reader.pyb” 。 然后在 “Select FIle” 弹窗中选取要导入的 xml 模型文件， ANSA 会开始读取文件中的几何信息、材料、属性、部件层次结构等关键数据，并将其转化为自身的模型格式，呈现在工作区域内。 2.几何处理几何修复：导入的 xml 文件可能存在一些几何缺陷，如小面、缝隙、重叠面等，ANSA 的几何修复模块能够自动识别这些问题。对于小面，可以设置名称中包含的关键字以及一定的面积阈值，ANSA 会自动根据规则删除面积小于阈值的小面。对于缝隙，软件提供了多种填补缝隙的方法，例如check>geometry>auto fix/ Heal/ Fill等功能。对于重叠面，ANSA 可以检测并删除多余的重叠面，确保几何模型的完整性和正确性。可以通过Flanges Compatible 功能,勾选Allow Detection in Same Property检查重叠的面，并进行删除或修复。 几何简化与优化：为了提高后续网格划分的效率和质量，需要对几何模型进行简化和优化。例如，对于船舶结构中一些复杂的细节特征，如小尺寸开孔/穿越孔、板缝、导圆角等，如果这些细节对整体结构的有限元分析影响较小，可以使用 ANSA 的简化工具将其删除或进行适当的合并，从而有利于网格的生成。 属性合并：使用一个名为Assign Property的脚本将同厚度同材质的板材归类（默认是按照分段号归类）。使用AUTO PASTE功能，粘接红色的自由边(通常容差设置为1.5-2.0mm)。材料属性定义：从 AVEVA Marine 导出的 xml 文件中包含了材料的相关信息，ANSA 可以读取这些信息并将其与模型中的部件或单元相关联。在 ANSA 材料库中，也可以选择相应的材料卡片，并根据实际需要修改其参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。3.网格划分全局网格划分设置：在 ANSA 中，根据分析的要求和模型的复杂程度，设置全局的网格划分参数。包括网格尺寸、单元类型（如三角形、四边形单元）、特征处理、网格质量要求等。例如，对于船舶整体结构的分析，可以采用相对较大的网格尺寸和混合单元（三角形+四边形）类型，以快速得到一个全局的有限元模型。关于Batch Mesh 以及Generate Mesh功能及其参数设置，请参照相关文章或视频，这里不再赘述。 局部网格细化：针对船舶结构中应力集中或变形较大的区域，如船体与甲板的连接处、舱壁与船底的相交处等，使用 ANSA 的局部网格细化功能。可以通过定义区域范围、设置细化的网格尺寸等方式，对这些关键部位生成更密集、更细小的网格，以准确捕捉局部的应力和变形情况，提高分析的精度。 网格自动粘接功能：使用Welding FE功能，ANSA中网格的自由边可以按照彼此之间的接近度（可以是距离的绝对值或板厚乘以一个系数）进行自动粘接，从而将不连接的网格转为共节点连接。 梁单元自动生成工具：从 AVEVA Marine 导出的 xml 文件中包含了梁单元的相关信息，ANSA 可以读取这些信息并将其与模型中的Face或Curve相关联。 通过开发的小程序，选择这些Face 或者 Curve, 即可自动生成相应的法兰边梁单元或附着在板上的梁单元。1）Curve 转梁单元： 2）Face 转法兰边梁单元： 网格质量检查与优化：完成网格划分后，ANSA 提供了丰富的网格质量检查工具，如检查网格的翘曲度、纵横比、雅可比等质量指标。对于质量不达标的网格，会高亮显示，然后可以利用网格优化工具，如修复网格、平滑网格、重构局部网格等方法，对网格质量进行优化，确保生成的有限元网格能够满足分析的精度要求。4.有限元模型生成与导出模型检查与验证：在完成上述步骤后，通过Check Manager对整个有限元模型进行全面的检查和验证。检查内容包括几何模型的完整性、网格质量、材料属性的正确性、边界条件的合理性等方面。ANSA 可以生成详细的模型检查报告，帮助用户快速发现并修正模型中存在的问题，确保有限元模型的质量和可靠性。 导出有限元模型：当有限元模型经过检查验证无误后，根据所选用的有限元求解器格式（如 NASTRAN 、Abaqus、Ansys等），在 ANSA 中将模型导出为相应的求解器输入文件。这些文件包含了有限元模型的所有信息，如节点坐标、单元连接关系、材料属性、边界条件等，可以直接被有限元求解器读取并进行后续的仿真分析。 END作者 | 张玺BETA CAE 工程师来源：Cadence楷登